НОФ 2015, III кръг (национален), 9. клас — Задача 2. Електрически вериги
Национална олимпиада по физика 2015, национален кръг, тема за 9. клас · 6 април 2015 г. · 10 т.
Условие
Част 1. (5 т.)
Двата консуматора от електрическата верига на фиг. 2 имат съпротивления и . Определете вътрешното съпротивление на източника, ако мощността на тока във външната част на веригата не се изменя при затваряне на ключа .

Част 2.
Кондензаторът от електрическата верига, чиято схема е показана на фиг. 3, не е зареден. Затваряме ключа К.

А) Опишете качествено как се изменя токът в електрическата верига и напрежението върху кондензатора. [1,5 т.]
Б) Определете количеството топлина , което се отделя в резистора със съпротивление . Всички величини, отбелязани на фиг. 3, са известни. [3,5 т.]
Решение
Част 1.
Когато ключът К е отворен, отделената във външната част на веригата мощност е … 1 точка.
Еквивалентното съпротивление на двата успоредно свързани консуматора е … 1 точка.
Отделената във външната част на веригата мощност при затворен ключ е … 1 точка
Приравняваме двете мощности, коренуване двете страни на полученото равенство и определяме вътрешното съпротивление на източника … 2 точки
Част 2. А)
Непосредствено след затварянето на ключа кондензаторът не е зареден, а токът във веригата е … 0,5 точки
След това кондензаторът започва да се зарежда, а токът намалява … 0,5 точки
Токът става равен на нула (), когато кондензаторът се зареди напълно. Напрежението на заредения кондензатор е … 0,5 точки
Б) От закона за запазване на енергията следва равенството , … 1 точка
където е зарядът, преминал през източника при зареждането на кондензатора, е енергията, която се черпи от източника, е енергията на заредения кондензатор, а – отделеното количество топлина. Заместваме и изразяваме отделеното количество топлина … 1 точка
Да означим с количеството топлина, което се отделя в източника, а с – в резистора (във външната част на веригата): . … 0,5 точки
Във всеки момент през източника и резистора тече един и същ ток. Затова отделените в тях количества топлина са пропорционални на съпротивлението съответно на източника и на резистора ( и ).
Следователно или … 1 точка
Оригинал в Архива: NOF3_2015_9problems.pdf · официални решения: NOF3_2015_9solutions.pdf